常規自來水供水廠綜合效能評估診斷方法研究

王萌+王倩

摘 要：以建立系統化、模式化的城市供水廠效能最優為目標，根據供水廠各工藝單元實際生產的藥耗、水耗及電耗以及同樣系統的下經驗性節水的藥耗、水耗及電耗，并對其進行比較，完成節能降耗的潛力判斷。在確定建有回流系統的供水廠具備節能減排潛力的前提下，對工藝中的每個處理單元進行逐個分析，確定城市供水廠每個處理單元的節能關鍵點，針對關鍵點實施改進方案，最后進行綜合效益分析，確保綜合節能減耗能產生實際的效益，達到效能最優化的目標。本方法對于評價常規供水廠的實際效能狀況有現實指導意義。

關鍵詞：自來水供水廠；運營效能評估及提升；技術改善咨詢

引言

水環境的不斷惡化和水資源的持續短缺是我國城市供水行業面臨的主要問題。這無疑對城市凈水廠供水水質的提高增加了難度，部分城市由于水資源短缺甚至影響了正常的生活用水，而供水水源的污染增加了凈水廠的供水處理難度。我國城市供水行業的遠期規劃應以提高供水質量、改善供水服務、優化供水成本和保障供水安全為總體目標。因此部分水廠原有的混凝、沉淀、過濾、消毒等常規凈水處理工藝都面臨著升級改造的需要，我們需要對凈水廠水處理系統做出整體的生產效能評價，使其在水質達標的前提下盡量節省能耗控制生產運行成本[1]。

目前，城市凈水廠效能診斷研究工作主要是針對電耗，藥耗以及單個工藝單元能耗診斷模式及技術。然而，這些研究成果缺乏系統性及關聯性，飲用水廠能耗狀況評價模式關鍵技術研究不足[2]。因此，通過常規供水廠效能診斷模式，在集成常規供水廠各工藝單元效能評價技術基礎上，運用系統優化手段，將水廠的水源水質、處理規模、工藝流程和水質安全性等因素與經濟因素相結合，綜合分析常規供水廠效能狀況，系統、全面地研究工藝、設備和運行方式控制的關鍵技術，對實施常規供水廠節能減排至關重要。

1 方法框架

為了解決現有的常規供水廠效能診斷模式存在的關聯性、系統性和效能診斷的關鍵技術缺乏系統理論研究的問題，本文介紹了一種常規供水廠效能診斷方法，包括分析、診斷、改造、評估四個步驟，如下：

（1）分析：分析常規供水廠總體運行現狀，通過收集常規供水廠設計運行資料，對水量、原水水質情況、出廠水水質情況、藥劑消耗情況、水耗情況及電耗情況等現狀進行分析，對水廠供水系統運行現狀進行初步評價，初步確定常規供水廠效能是否正常以及是否具備節能減排的潛力。

（2）診斷：在常規供水廠具備節能潛力的條件下，分別對常規供水廠凈水工藝處理各個單元進行效能診斷試驗，確定各個處理單元效能提升的關鍵點，對的關鍵點實施提升效能改進方案的控制技術。

（3）改造：在對常規供水廠關鍵點實施改造后，分別對改造前后給水處理全系統進行水量分析、經濟效益分析和系統效能分析。

（4）評估：在對常規供水廠各工藝單元改造完畢后，從水質狀況、水量負荷狀況、能源狀況、排污狀況、制水成本狀況及主體工藝狀況等綜合評定常規供水廠效能結果，如若評估結果不合格則返回到步驟二重新對常規工藝各單元的關鍵點進行調整，直到滿足要求為止。

2 指標說明

（1）設計運行資料指的是水廠的設計說明書及該水廠近1年的生產報表，其中生產報表包括水源水質情況報表、水質統計報表、水廠用電情況報表、出廠水水質情況報表及生產情況報表。從而得到水量變化情況、原水及出廠水水質情況、藥劑消耗情況、電耗情況及水耗情況等數據。水量變化情況指的是近1年的日平均供水量和水廠24h逐時處理水量。分析評價原水的水質情況具體指：根據近年來原水濁度、氨氮NH3-N、CODMn變化趨勢，確定原水類別。原水類別主要分為：Ⅰ類地表水質、Ⅱ類地表水質、Ⅲ類地表水水質。藥劑消耗情況指的是混凝劑及助凝劑的消耗情況。電耗情況指的是供水廠所有生產設備消耗的電量。水耗情況指的是水廠自用水量，主要包括濾池反沖洗水、絮凝池排泥水、沉淀池排泥水、水廠綠化用水、生活用水、水射器用水及電機冷卻用水。

（2）對水廠供水系統運行現狀進行評價是指：城市供水廠實際運行的平均負荷率與確定的經驗節能范圍內的平均負荷率進行對比，確定城市供水廠的供水現狀，對城市供水廠處理系統的產能情況、節能潛力進行評價。

平均負荷率根據平均供水量與設計供水能力計算，由以下公式表示：

平均負荷率=平均供水量/設計供水量

式中平均供水量是根據城市供水廠處理系統實際運行的平均凈產水量；設計供水量是指從城市規劃、工業企業生產情況、居民生活條件和氣象條件所確定的對水廠設計和規劃有參照作用的供應水量。

確定經驗節能平均負荷率的評價標準為：將城市供水廠處理系統平均負荷率高于60%定義為經驗節能范圍，此時水廠供水系統產能效率正常；城市供水廠處理系統平均負荷率低于60%時，此時水廠供水系統產能過剩，必須對其進行節能改造。

（3）常規供水廠能耗情況是否正常具體指：常規供水廠的藥耗、電耗、水耗與其他同規模的常規供水廠的藥耗、電耗、水耗經驗數據進行比較，從而確定供水廠的效能狀況，對供水廠的處理系統能耗節約能力進行評價。

（4）具備節能減排的潛力的條件指的是：常規供水廠能耗大、并且經過改造后能大幅度降低自用水消耗的單元，調整運行方式降低電耗和藥耗，自用水消耗單元指的是：混凝沉淀單元、過濾單元。

（5）常規供水廠凈水工藝指的是原水經取水泵站后依次經“混合-絮凝-沉淀-過濾-消毒”五道處理工序的供水廠。其中混合指的是使投入的藥劑迅速地擴散于被處理水中以創造良好反應條件的過程；絮凝指的是通過向處理水中投加混凝劑，使其中的膠粒物質發生凝聚和絮凝而分離出來，以凈化廢水的方法；沉淀指的是利用重力沉降作用去除水中雜質的過程；過濾指的是借助粒狀材料或多孔介質以去除水中雜質的工程；消毒指的是包括液氯消毒法、二氧化氯消毒法、臭氧消毒法、紫外線消毒法等消毒方式。

（6）提升效能的關鍵點是指城市供水廠處理過程中的運行操作點，運行操作根據每個處理單元的不同具體為：混合單元的混合方式，絮凝單元的絮凝參數，絮凝單元的排泥設置，沉淀單元的排泥方式，過濾單元的運行方式，過濾單元的反沖洗參數和消毒單元的消毒形式。

（7）對供水廠常規工藝單元效能診斷試驗具體指的是：混合單元效能診斷、絮凝單元效能診斷、沉淀單元效能診斷、過濾單元效能診斷、消毒單元效能診斷。各單元效能診斷均包括運行現狀分析，校核設計參數，水廠在低濁度期、中濁度期及高濁度期三種工況下的能耗對比和對水廠全系統各單元改進措施。

3 結束語

從城市供水廠的水資源水質、處理規模、工藝流程和水質安全性等各個方面綜合分析，提出常規供水廠效能診斷模式。其中包括各常規工藝單元效能狀況診斷技術及系統優化節水、節藥、節電技術，以實現節水、節藥、節電的綜合平衡。在確保水質、水量和經濟因素與實際相符的條件下，該綜合效能評估診斷方法，對于評價常規供水廠的實際效能狀況有現實指導意義。

參考文獻

[1]胡博.廣東某水廠水處理系統生產效能診斷研究[D].哈爾濱工業大學，2014.

[2]李志鵬.水廠運行管理策略[J].科技創新與應用，2016（17）：272.

作者簡介：王萌（1989，12-），女，漢族，江蘇高淳人，本科，助理工程師，從事水廠的計量與生產管理工作。